食品發熱包的發熱原理主要基于生石灰（氧化鈣）遇水發生劇烈放熱反應這一化學反應，并常輔以其他成分進行優化。以下是其詳細工作原理：

1. 反應：生石灰水合反應

* 發熱包的主要成分是生石灰（CaO）。

* 當用戶按照說明，將冷水加入發熱包所在的外層容器底部時，水接觸到生石灰。

* 生石灰與水發生劇烈的化學反應，生成熟石灰（氫氧化鈣， Ca(OH)?），并釋放出大量的熱量：

`CaO (s) + H?O (l) → Ca(OH)? (s) + 熱量 (大量)`

* 這個反應是水合反應，其本質是氧化鈣與水分子結合生成氫氧化鈣晶體的過程，過程中化學鍵重組釋放能量。該反應速度極快，放熱集中。

2. 輔助反應與優化（常見配方）：

* 為了提升發熱效率、延長發熱時間或產生更多蒸汽，發熱包通常還含有其他成分：

* ： （Al）能與水反應生成氫氣并放熱：`2Al + 6H?O → 2Al(OH)? + 3H?↑ + 熱量`。但此反應在常溫下很慢。生石灰的初始反應提供了啟動熱量和堿性環境（Ca(OH)?溶液呈強堿性），能顯著加速鋁與水的反應，產生更多熱量和大量氫氣（氫氣進一步促進熱對流）。是增強發熱效果的關鍵。

* 碳酸鈉/碳酸氫鈉： 主要作用是消耗反應生成的氫氧化鈣，減緩堿性，避免食物被過度堿化影響口感，同時也能提供少量熱量（與酸反應或雙水解）。

* 硅藻土、活性炭、鐵粉等： 主要作為填料、吸水劑、緩釋劑或催化劑，幫助控制反應速度、均勻發熱、吸收多余水分或防止結塊。

* 鐵粉、鹽（電解質）： 有時加入以促進電化學腐蝕放熱（類似暖寶寶原理），但在此類快速發熱包中非主要作用。

3. 蒸汽的產生與熱量傳遞：

* 反應釋放的巨大熱量使加入的冷水以及反應體系本身的水分迅速汽化，產生大量高溫蒸汽。

* 這些高溫蒸汽和反應體系的熱量通過熱傳導和熱對流的方式，有效地加熱置于上層內盒中的食物和水。蒸汽尤其能快速穿透食物，實現均勻加熱。

4. 溫度與持續時間：

* 反應（生石灰水合）瞬間溫度可達100℃以上。

* 加入等優化后，整個反應體系能在數秒到一分鐘內迅速升溫，使上層食物容器內的溫度在5-15分鐘內達到90℃以上，足以加熱食物至可食用狀態。

* 發熱持續時間通常設計為10-20分鐘，由生石灰和輔助成分（特別是）的配比、水量以及包材的透氣性控制。

安全與注意事項：

* 反應劇烈，產生大量蒸汽和高溫，必須嚴格按照說明操作，避免。

* 使用冷水，熱水會引發過于劇烈的反應甚至危險。

* 確保透氣孔暢通，避免密閉空間使用，防止蒸汽壓力過大導致風險。

* 反應后殘留物（主要是氫氧化鈣、未反應物及填料）具有強堿性，需冷卻后妥善處理，避免接觸皮膚或誤食。

總結： 食品發熱包的發熱原理是生石灰（CaO）遇冷水發生劇烈的水合放熱反應，生成氫氧化鈣并釋放大量熱量。通過添加等成分進行優化，可顯著提升發熱強度和持續時間，并產生大量蒸汽。這些熱量和蒸汽共同作用，在短時間內地將上層食物加熱至熟透可食。其是快速、的化學能向熱能的轉化。